Gastro-intestinale motiliteit Monitor (GIMM)

Zenuw-gemedieerde voortstuwende beweeglijkheid in het maagdarmkanaal werd voor het eerst meer dan een eeuw geleden beschreven door Bayliss en Starling (Bayliss en Starling, 1899). Deze constatering heeft geleid tot de aanwijzing van de zenuwen van de darm als het enterisch zenuwstelsel (ENS), een aparte divisie van het autonome zenuwstelsel (Langley, 1921). Neurogene darmperistaltiek gaat rekken en / of mucosale stimulatie op een bepaald punt en reflex gemedieerde contracties boven, of mondeling tot het niveau van de stimulus en ontspanning in de aborale richting. Het resultaat is het genereren van een drukgradiënt die de luminale inhoud van een orale naar aborale richting stuwt. In de dunne darm van een verscheidenheid van soorten, en in de rat dikke darm, kan peristaltische golven van de contracties worden geactiveerd door infusie van vloeistof in het lumen van de segmenten van darm. In de cavia distale colon, kunnen natuurlijke of kunstmatige fecale pellets worden ingevoegd in de mondelinge einde van de dikke darm en hun vooruitgang langs het segment van de dikke darm kan gemakkelijk worden gecontroleerd. Zo, de cavia distale colon biedt een eenvoudige en nuttige test voor het onderzoeken van stuwende motiliteit in de darm.

Peristaltiek is een complexe neurale reflex dat een aantal van neuroactive verbindingen en receptoren betrokken zijn. Als gevolg hiervan, verbindingen die neurotransmissie beïnvloeden in de ENS effect op de snelheid van de propulsieve motiliteit. Serotonine, voornamelijk vrijgelaten uit enterochromaffiene cellen in het darmslijmvlies, is betrokken bij de initiatie van de peristaltische reflex. Met behulp van de cavia distale colon, Grider en zijn collega's toonden aan dat voortstuwende motiliteit wordt versterkt door intralumenal toediening van 5-HT _4-receptor agonisten (Foxx-Orenstein et al., 1998;.. Grider et al., 1998), terwijl het bad van de toepassing van 5 -HT ₃ en 5-HT _{4-receptor-antagonisten} vermindert de snelheid van de aandrijving (Kadowaki et al., 1996;. Linden et al., 2003b).. Bovendien, remming van de serotonine transporter met serotonine selectieve heropname remmers (SSRI's) verhoogt peristaltiek bij lage concentraties, maar daalt de peristaltiek bij hogere concentraties, waarschijnlijk als gevolg van desensitisatie van 5-HT-receptoren (Kadowaki et al., 1996;.. Wade et al., 1996). Andere signaalmoleculen die bijdragen aan de cavia propulsieve motiliteit zijn acetylcholine handelend op nicotinereceptoren, dat is de primaire mediator van interneuronal signalering in de darmen. Het blokkeren van synaptische transmissie met de nicotine-receptor antagonist hexamethonium afneemt pellet aandrijving bij hoge concentraties, terwijl lagere concentraties hebben geen invloed op de snelheid van de aandrijving (Kadowaki et al., 1996).. Opiaten, en de opioïde receptor agonisten, al sinds lange tijd bekend dat remmende effecten op de gastro-intestinale motiliteit hebben, afname pellet voortstuwing in de cavia propulsieve motiliteit model (Foxx-Orenstein et al., 1998;.. Wood et al., 2009). Interessant, daikenchuto, een traditionele Japanse kruidengeneeskunde klinisch gebruikt om braken, buikpijn, en verstoorde motiliteit te behandelen, vermindert de snelheid van de pellet voortstuwing bij toediening met de opioïde-antagonist naloxon, en wanneer alleen wordt toegediend, resulteert in een omgekeerde peristaltiek (Wood et al.., 2009). Deze bevindingen illustreren het nut van de cavia voortstuwende beweeglijkheid model om de bijdragen van de verschillende verbindingen en hun receptoren op motiliteit patronen te beoordelen.

Een aantal studies hebben aangetoond dat een ontsteking leidt tot veranderingen in de elektrische en synaptische eigenschappen van de dikke neuronen (Linden et al., 2003a;.. Lomax et al., 2005), en dat deze veranderingen kunnen aanhouden weken na herstel van ontstekingen (Kräuter . et al., 2007; Lomax et al., 2007).. De impact van colitis-geïnduceerde neuroplastic veranderingen op propulsieve motiliteit kan worden onderzocht bij de cavia distale colon met behulp van de GIMM systeem. Dit systeem heeft verschillende voordelen ten opzichte van de traditionele methode van monitoring motiliteit, die propulsieve motiliteit beoordeelt door simpelweg de tijd te meten een fecale pellet reist een bepaalde afstand. Eerdere studies van de ontsteking-geïnduceerde neurale plasticiteit in de dikke darm hebben aangegeven is er een afname in de snelheid van de pellet voortstuwing (Linden et al., 2003a;.. Linden et al., 2005), nog meer recent onderzoek met behulp van de GIMM systeem is gebleken meer complexe veranderingen (Strong et al.., 2010). Zo is bijvoorbeeld de snelheid van de pellet voortstuwing daalde zweren regio's van de ontstoken distale colon, maar de beweeglijkheid is versneld in aangrenzende regio's, een fenomeen dat niet werd erkend door de vroegere "stopwatch" methode. Andere studies hebben aangetoond dat dysmotiliteit tijdens de actieve fase van de ontsteking kan worden hersteld met remming van COX-2 (Linden et al., 2004)., Maar veranderde motiliteit dat blijft buitende resolutie van de ontsteking is COX-2 ongevoelig (Kräuter et al., 2007).. Bovendien is in deze latere studies, spatiotemporele kaarten gegenereerd door het systeem GIMM onthulde een stapsgewijze patroon van motiliteit die werd waargenomen in post-inflammatoire dieren die bijdraagt ​​aan de verminderde tarieven van de voortstuwing.

Kortom, de cavia distale colon propulsieve motiliteit assay is een high throughput middel van het meten van de effecten van testverbindingen en pathologische condities op motiliteit, Bovendien is het GIMM systeem biedt een eenvoudige en directe benadering van de colon propulsieve motiliteit te beoordelen in vitro. Het zorgt voor continue metingen van de pellet voortstuwing, evenals het genereren van spatio-temporele kaarten om spontane activiteit te bestuderen. In vergelijking met traditionele methoden, het kan ook leiden tot meer complex verschijnsel dat kan worden gekwantificeerd en opnieuw geanalyseerd op verschillende manieren als digitale bestanden worden opgeslagen op het systeem en zijn gemakkelijk bereikbaar.